利用热力学相平衡分析生物柴油晶体析出规律-IngentaConnect.PDF

第 29 卷 第 15 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.15 2013 年 8 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Aug. 2013 223 利用热力学相平衡分析生物柴油晶体析出规律 1 1 2 梅德清 ，谭文兵 ，袁银男 （1. 江苏大学汽车学院，镇江 2120131 ； 2.南通大学机械学院，南通 226019 ） 摘 要：生物柴油主要是由饱和脂肪酸甲酯和不饱和脂肪酸甲酯组成的混合溶液，从热力学角度分析，生物柴油 的蜡晶析出是溶液由液相向固相转变的相平衡过程。该文建立将液相组成作为理想溶液且固相成分不互溶的理想 溶液模型（模型一）和基于活度系数模型与正规溶液理论的正规溶液模型(模型二) ，分别计算了蜡晶的析出温度， 并且通过模型二计算出在给定的温度下的析蜡量与石蜡的组成。两模型在计算析蜡点的温度精确性方面还是比较 理想的误差在 5 K 左右。研究发现石蜡沉积量与饱和脂肪酸酯的量成一定的比例关系，而且石蜡沉积并不是按照 脂肪酸酯熔点高低的顺序进行析出，析出的石蜡中同时包含了低熔点脂肪酸酯。固液平衡常数是表征物质在溶液 中析出能力的决定性因素，在一定温度下，不饱和脂肪酸酯的固液平衡常数一般在 0.1 以下，而饱和脂肪酸酯的 固液平衡常数却大得多。该研究阐明的晶体析出规律，可为优化生物柴油低温流动性技术措施，推动生物柴油在 低温环境下的应用提供参考。 关键词：生物柴油，热力学，模型，蜡晶，相平衡 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.15.027 中图分类号：TK464 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-15-0223-06 梅德清，谭文兵，袁银男. 利用热力学相平衡分析生物柴油晶体析出规律[J]. 农业工程学报，2013，29(15)：223 －228. Mei Deqing, Tan Wenbing, Yuan Yinnan. Crystal precipitation law of biodiesel based on thermodynamic phase equilibrium[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(15): 223 －228. (in Chinese with English abstract) 能有效地阻碍晶体的生长，从而降低冷滤点，改善 0 引 言 了低温流动性；3 ）结晶分馏。通过结晶分馏，降 能源消耗和环境污染已成为当今世界的两大 低生物柴油中饱和脂肪酸甲酯的含量，来改善低温 难题，科学工作者一直在寻找能够替代石油且无污 流动性能。尽管这些举措已得以实施，但对于生物 染的新能源。生物柴油是以动植物油脂为原料，与醇 柴油蜡晶析出机理还缺乏深入的研究。 类发生酯交换反应所产生的一种燃料，具有闪点高、 生物柴油是由高熔点的饱和脂肪酸甲酯 燃烧性能好、能减少温室气体的排放等优点，属可再 （saturated fatty acid methyl ester, SFAME ）和